趙志奇 王永慶 朱啟超

(山東科技大學交通學院,山東青島 266590)

基于Vissim仿真的城市道路交通安全分析及改善對策—以濰坊市區(qū)某交叉口為例

趙志奇 王永慶 朱啟超

(山東科技大學交通學院,山東青島 266590)

目前我國交通安全形勢十分嚴峻,已經(jīng)引起了全社會的普遍關(guān)注,特別是城市交通安全問題隨著城市的快速發(fā)展越發(fā)突出。客觀地對城市道路的交通做出相應的分析和評價,提出相應的改善和預防方案,才能有效的改善城市道路交通環(huán)境。在城市道路中,交叉口猶如道路的“咽喉”,交通流的中斷主要發(fā)生在交叉口,同時交叉口也是交通事故的主要發(fā)生地。交叉口安全設計是從人、車、路等方面綜合考慮的動態(tài)復雜系統(tǒng),本文通過對濰坊市道路交通的某一路段交叉口為案例進行Vissim仿真分析與評價,并針對存在的交通隱患提出了幾點改善對策,以期為同類型城市道路條件的改善提供幫助,達到預防和減少交通事故的發(fā)生,提高城市道路通行效率及城市道路安全性能的目的。

交通安全 城市交叉口 Vissim仿真 延誤 通行能力 改善對策

1 概述

城市道路安全問題，既是一個社會問題，同時也是一個系統(tǒng)科學問題。城市道路信號交叉口是城市道路的重要節(jié)點，各種車輛和行人都要在交叉口匯集、通過和轉(zhuǎn)向，由于它們之間相互干擾，會使車輛行車速度降低，阻滯交通，延誤通過時間，增加交通事故的發(fā)生幾率[1]。相關(guān)研究也表明交叉口已成為了交通事故的主要發(fā)源地，如：日本發(fā)生的交通事故有60%左右與交叉口有關(guān)，美國的交通事故有50%以上發(fā)生在交叉口。通過大量的事實也證明了由于城市交叉口擁堵和車輛的延誤，為不安全因素埋下了隱患，從而導致了事故的發(fā)生。因此，如何合理組織交通，使人-車-路三個重要環(huán)節(jié)順暢銜接，對提高交叉口運行效率，減少延誤和交通事故，避免交通阻塞，保障行車通暢，都具有重要意義。故通過對機動車及非機動車的影響分析和相關(guān)計算與利用Vissim微觀仿真相結(jié)合的方式評價交叉口的信號配時合理性，以及延誤和排隊長度，進而對交叉口的安全性進行分析及改善。

表1 交叉口信號相位表

表2 交通量統(tǒng)計表

2 城市交叉口具體案例分析

2.1 案例:山東省濰坊市濰城區(qū)某一交叉口交通現(xiàn)狀

近幾年濰坊經(jīng)濟快速發(fā)展，城區(qū)擴張速度明顯加快，但在城市交通安全方面還存在著一些隱患。故通過對濰坊市區(qū)交通安全的調(diào)研，在解決實際問題的同時，也可為此種類型的城市交通安全提出可行性的建議。

根據(jù)實地調(diào)研，以下是濰坊市某道路交叉口的平面圖如圖1、信號相位表如表1、交通量統(tǒng)計表如表2、交通事故統(tǒng)計圖如圖2所示。

2.2 影響該交叉口安全問題主要因素分析

2.2.1 人的方面

交通要素中人的交通安全意識不高。通過圖2及實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有些非機動車駕駛?cè)撕托腥私煌ǚ梢庾R單薄，缺乏基本的遵法出行的意識，比如電動車駕駛?cè)岁J紅燈、在亮紅燈時停車越線、行人們不遵守交通規(guī)則橫穿公路、與機動車爭道搶行、非機動車在交叉路口搶燈現(xiàn)象尤為嚴重，同時行人及騎自行車、電動自行車者，大多數(shù)存在著過馬路不走人行橫道、逆向行駛、車輛臨近時突然橫穿等交通陋習，這些都是造成交通事故的重大安全隱患，而且也是城市中最常見的交通事故。

表3 方案I信號配時表

2.2.2 車的方面

機動車通過交叉口時不規(guī)范駕駛與車輛運行時技術(shù)性能的好壞也是影響道路交通安全的重要因素。例如：車輛正常行駛的過程中不開啟轉(zhuǎn)向燈突然轉(zhuǎn)向，后方車輛不能及時采取有效躲避措施，極易造成交通事故；車輛在通過交叉口時制動不良、機件失靈、燈光失效等，都是釀成交通事故的不安全因素。

2.2.3 道路方面

該交叉口為十字形交叉口(如圖1)，東、西進口道為3條直行車道，1條直右車道，1條專左車道。南、北進口道為2條直行車道，1條專右車道，1條專左車道，4個進口道均設有非機動車道。交叉口跨度較長，且未設行人過街安全島。

該交叉口位于城市繁華地段，附近的建筑比較密集，有大型超市、銀行、酒店、廣場、醫(yī)院等，機動車與非機動車交織嚴重，事故發(fā)生類型也與之相關(guān)。

2.3 基于Vissim對該交叉口道路現(xiàn)狀進行仿真與評價

Vissim是一種微觀的、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通運行的交通建模。它可以分析各種交通條件下，如車道設置、交通構(gòu)成、交通信號、公交站點等，城市交通和公共交通的運行狀況，是評價交通工程設計和城市規(guī)劃方案的有效工具[2]。

為了達到更真實的仿真效果，與更準確的評價數(shù)據(jù)，仿真中采用Wiedemann于1974年建立的心理-生理類駕駛行為跟車模型[3]。并且在仿真設置中調(diào)整了駕駛行為，分別設定了“暫時性走神”“自由車道變換”與機動車非機動車相遇時的“超車行為”等基礎參數(shù)。利用Vissim軟件對該交叉口進行仿真，如圖3所示為仿真效果圖，圖中各車道規(guī)劃、車道上的交通量與信號配時都按照調(diào)研后的實際路況的數(shù)據(jù)即圖1、表1、表2所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行了輸入。

通過仿真評價輸出的結(jié)果如圖4，可以看出該交叉口存在著延誤時間(Delay)較長，停車次數(shù)(Stops)較多，排隊長度(maxqueue)較大等對交通安全不利的隱患。經(jīng)計算得：平均延誤為43.44秒，平均排隊次數(shù)為2次，最大排隊長度為167米。故利用仿真找到了事故隱患的源頭，為接下來的具體改善措施指明了方向，即通過減少延誤提高這個交叉口的通行能力，運輸效率，進而改善城市道路的運行環(huán)境，避免事故的發(fā)生。

2.4 對于減少該交叉口事故隱患的改善對策

2.4.1 加強道路交通安全教育,提高道路參與者的整體素質(zhì)

人是影響交通安全最活躍的因素。對交通安全的研究應引起人們足夠的重視。但是這一方面不能只依靠政府相關(guān)部門來監(jiān)督控制，還需要社會的每個成員來自覺遵守，維護交通安全。為此建議從以下幾點入手：有關(guān)部門加大力度開展交通安全宣傳工作，使廣大交通參與者自覺遵守法律法規(guī)，堅決杜絕交通違法行為；充分利用多媒體的生動性和廣泛性，使每一個人都參與交通安全的學習中，使交通安全真正走入每個人的心中。

2.4.2 加強車輛的安全性能,降低道路事故隱患

車輛技術(shù)性能的好壞，是影響道路交通安全的重要因素。加強對城市道路行駛車輛的管理與檢查是提高城市道路安全的重點。具體有以下幾點建議：(1)有關(guān)部門加強對違法駕駛機動車的人的檢查與管理力度，制定相關(guān)的事故處理預案與機制；(2)建立有關(guān)車輛檢測的監(jiān)控信息系統(tǒng)，排除車輛本身的隱患，防患于未然；(3)完善汽車安全設施，應積極鼓勵機動車安裝行車安全裝置、汽車自動自限制裝置、行車自動監(jiān)控裝置以及交通情報通信裝置等。

2.4.3 減少道路交叉口延誤,提高通行效率

道路交叉口提供的使用情況的優(yōu)劣，對使用者正確使用道路具有重大影響[4]。對道路交叉口的管理主要是保證道路能為交通所用，是可以人為調(diào)控的交通客觀因素，合理管理交叉口，將能減少事故發(fā)生的概率。為此，本文研究了交叉口的信號控制與路網(wǎng)規(guī)劃，并提出了以下減少交叉口延誤、提高交叉口運行效率的方案。

方案I：對于交叉口信號配時的改善。

該方案采用常用的Webster信號配時計算方法[5]，根據(jù)相關(guān)公式，計算結(jié)果如表3所示。

利用Visssim將方案I的計算結(jié)果(表3)中的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入并進行仿真驗證由仿真結(jié)果(圖5)數(shù)據(jù)經(jīng)計算得出：改變信號周期(從之前的138秒變?yōu)?20秒)與各相位時長，可有效將延誤從之前的43.44秒減少至33.2秒，最大排隊長度也減至101.5米，并且此方案使交叉口服務等級達到了C級(適宜治理后的交叉口服務水平)。

方案II：東西方向右轉(zhuǎn)車輛提前轉(zhuǎn)向。

東西方向設有直右車道，當右轉(zhuǎn)車流量增大，通過交叉口時，不但嚴重影響了直行車輛的通過速度，而且與南北過街非機動車，發(fā)生交織現(xiàn)象，導致沖突點的產(chǎn)生，并且當直行車流量與右側(cè)非機動車流量較大時，右轉(zhuǎn)車輛被壓制，道路上車輛排隊長度增加，延誤也相應增加，若右轉(zhuǎn)車輛執(zhí)意通過交叉口時，則極易與非機動車發(fā)生擦碰，為事故的發(fā)生埋下了隱患。故如果使東西方向右轉(zhuǎn)車輛通過其他路段提前分離，影響將得到降低。利用Vissim對東西方向右轉(zhuǎn)車輛提前轉(zhuǎn)向的效果如圖6所示。

通過仿真結(jié)果(圖7)經(jīng)計算得出：延誤從之前的43.44秒減至21.82秒，最大排隊長度從之前的166米減至88.9米。故該交叉口的延誤及排隊長度得到了有效的緩解，道路運行環(huán)境得到了較好的改善，從而提高了通行能力與運輸效率。

2.4.4 對比改善方案與現(xiàn)狀得出結(jié)論

通過以上的改善方案與交叉口道路真實路況的延誤柱狀圖的對比(圖8)，可以看出方案I、方案II對該交叉口有了較明顯的改善，即通過改變信號控制燈周期時長及相位時長和交叉口的車道規(guī)劃，可以減少交叉口的延誤和排隊長度，增加通行能力，減少交叉口潛在的事故隱患，進而降低城市道路交通事故的發(fā)生。

3 結(jié)語

隨著我國城市化進程加快，城市交通安全問題直接影響著城市經(jīng)濟的建設與發(fā)展，城市道路交通安全問題的研究分析與改善已刻不容緩。復雜城市道路上發(fā)生的交通事故并不是人、車、路等因素中某一因素單獨所致，而是各因素相互作用、相互影響的結(jié)果。交通運行具有相當大的動態(tài)性、偶然性、隨機性，減少城市交通隱患，預防交通事故的發(fā)生，從而提高道路參與者的安全，是一項須在多方面合理改善的系統(tǒng)工程。本文針對城市交通安全進行分析及評價，并以濰坊市為例，特別針對其某交叉路口的安全問題進行了仿真及分析，給出了改善交通安全的方案及措施，包括加強人的交通安全教育、提高車輛的安全性、優(yōu)化交通控制方案、不斷改善道路條件等，從而達到降低城市道路交通事故的發(fā)生幾率，促進城市道路交通向更安全、更便捷、更高效的目標發(fā)展。

[1]楊曉光.城市道路交通設計指南[M].人民交通出版社,2003.4.

[2]裴玉龍.張亞平 道路交通系統(tǒng)仿真[M].人民交通出版,2004.9.

[3]劉運通.石建軍 熊輝 交通系統(tǒng)仿真系統(tǒng)[M].人民交通出版社, 2002.10.

[4]楊少偉.道路勘測設計[M].人民交通出版社,2009.6.

[5]王煒,過秀成.交通工程學[M].東南大學出版社,2011.6.